Mise à jour le 14 Avril 2011
                                                                                                                                                    
     
CONFÉRENCE de Jean AUDOUZE
Astrophysicien IAP
Directeur de Recherches CNRS
"DE L’EAU LOURDE À LA MATIÈRE NOIRE"
Organisée par la SAF
Dans ses locaux, 3 rue Beethoven, Paris XVI
 
Le Samedi 9 AVRIL à 10H00 (exceptionnellement)
à l'occasion de la réunion de la Commission de Cosmologie.
 
Photos : JPM pour l'ambiance. (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir les crédits des autres photos si nécessaire
(Jean Audouze a eu la gentillesse de nous donner sa présentation complète (en ppt) elle est disponible sur le site de la SAF et également disponible sur ma liaison ftp au téléchargement et s'appelle. Audouze-SAF 9 avril 2011.ppt. elle est dans le dossier COSMOLOGIE SAF de la saison 2010-2011, ).
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.
Pour info les actualités cosmo présentées ce jour là sont aussi disponibles sur le site de la commission.
 
 
 
BREF COMPTE RENDU
CR succinct étant donné que la présentation de l’auteur est disponible en ligne.
 
 
 
 
Quand on lit la page personnelle de Jean Audouze, on est frappé par tant de titres et de positions qu’il a occupés dans sa carrière.
 
Donc il faut un peu sélectionner, en quelques mots : il a fait Normale Sup, puis un doctorat d’astrophysique à Paris, et un post doc au Caltech.
 
Directeur de l’IAP dans les années 1980 ; puis chercheur à l’IAP, Directeur du Palais de la Découverte.
 
Président de la commission nationale Française à l’Unesco afin de promouvoir les projets en matière scientifique.
 
 
Il nous parle aujourd’hui de nucléosynthèse primordiale et du rôle du Deutérium, isotope de l‘Hydrogène.
 
 
 
 
 
 
 
 
En astronomie, l'intérêt du Deutérium réside dans le fait qu'il a été élaboré pendant la nucléosynthèse primordiale, au tout début du Big Bang (BB), là où se sont formés les quelques éléments légers de l'Univers (H; D; He; Li; Be).
 
Ceci rend la proportion de D par rapport à H essentielle pour la compréhension du BB.
Le D est un isotope fragile synthétisé dans les premiers instants du BB et qui est détruit à haute température, mais comme la température a baissé rapidement suite à l'expansion, cela a arrêté à un moment la disparition du Deutérium.
Ces restes de D sont en fait un indicateur de la vitesse de l'expansion de l'Univers et de la densité de matière.
De même il ne peut pas être conservé au sein des étoiles, la température étant trop chaude, les réactions nucléaires le détruisent.
C’est vraiment un marqueur du Big Bang.
 
Le Deutérium est un peu magique, car c’est le seul élément qui comporte une seule particule de chaque famille :
·        un proton
·        un neutron
·        un électron
 
Le Deutérium est présent dans l’eau à raison de 1 mole d’eau lourde pour 30.000 d’eau ordinaire !
 
Il est aussi présent dans le spectre des objets jeunes.
 
Les missions Apollo dans les années 1970, ont déposé sur la Lune des détecteurs contenant une feuille de mica, pour mesurer le rapport He3/He4 dans le vent solaire. on trouva un chiffre de 10-4.
Mais l’He3 provient du Deutérium et cela conduisit pour le Deutérium primitif à une proportion de 10-5. il n’y en a donc pas sur la Lune.
 
Mais alors comment chercher (et trouver) le Deutérium ?
 
 
Revenons d’abord à l’historique de l’évolution de l’Univers comme on le voit sur cette diapo.
 
Je passe rapidement :
 
Lemaître
Hubble
Gamov
Le CMB et Penzias et Wilson
Les fluctuations du CMB
L’inflation nécessaire
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Intéressons nous à la période de la Nucléosynthèse.
Les familles de particules apparaissent : il y en a 3 et non pas 4 (ce qui serait impossible d’après la théorie).
 
Le rapport important pour l’évolution de l’Univers c’est le rapport n/p du nombre de neutrons par rapport au nombre de protons.
 
Ce nombre est donné par l’équation de Boltzmann.
 
Quand T = 109K, ce rapport est favorable au proton, il vaut n/p = 1/7. Ceci se produit lorsque l’Univers a moins de 3 minutes.
 
Les protons en surnombre vont aider à élaborer du Deutérium et ensuite de l’Hélium, Hélium qui va servir de briques pour les autres éléments.
 
Le rapport neutron/proton entraîne une abondance d’approximativement 25% en masse, de l’Hélium par rapport à H.
 
 
Quelques minutes après le big bang :
On a en plus de H et He (dominants) des traces de D, He3 et Li7, Be7
Mais la température baissant a rendu les fusions ultérieures impossibles (1 Million °K)
LA NUCLÉOSYNTHÈSE PRIMORDIALE EST ÉTEINTE, l’Univers est complètement ionisé
L’univers est figé en composition, il y a en masse 25% He et 75% H.
Il faudra attendre des milliards d’années pour voir sa composition changer (légèrement)
 
La composition de cet Univers primordial à cette époque est :
 
·        Deutérium : 2,5 10-5
·        Hélium 3 : 1 10-5
·        Hélium 4 : 0,25
·        Lithium 7 : 4,3 10-10
 
 
 
On peut en déduire aussi l’évolution de la composition en fonction du temps ou de la température ce qui est la même chose.
 
On peut aussi en déduire l’évolution de la composition des différents éléments en fonction de la densité de matière et comparer ces prédictions avec les mesures de WMAP par exemple.
 
 
 
 
 
 
 
 
Les résultats concernant les caractéristiques de l’Univers
 
Basés sur les études actuelles .
 
·        L’Univers est « plat » : sa densité (énergie – matière) = la densité « critique »
·        70 % d’énergie « primordiale »
·        27 % de matière « noire »
·        3 % de matière atomique
·        Age de l’Univers : 13,7 milliards d’années
 
 
Résumé de cette brève histoire de l’Univers :
 
·        L’ère « particulaire » dure environ 1 sec et se termine par l’existence d’un gaz très chaud et dense constitué de nucléons, d’électrons et de neutrinos.
·        L’ère « nucléaire » dure 3 minutes : naissance du deutérium, de l’hélium et du lithium 7
·        L’ère « plasma » dure 300 000 ans et se termine par la « recombinaison » qui se produit quand le gaz se refroidit à une température inférieure à 10 000 K
·        Nous sommes dans l’ère « stellaire » ou « galactique »
 
 
 
 
Le satellite Planck devrait nous en apprendre encore plus prochainement!
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
Le Deutérium traceur du milieu interstellaire, CR de la conférence de L Pagani à la SAF.
 
L'origine des éléments légers dans l'univers, CR de la conférence de G Hébrard à la SAF.
 
Le problème du Deutérium enfin résolu par FUSE, article d’un ancien astronews.
 
Deutérium: du Big Bang à la chimie interstellaire
 
L'eau dans le système solaire par Pierre Thomas de Lyon.
 
Le soleil à fleur de Lune article de la Recherche par M Chaussidon et B Marty.
 
Survivances thermiques du Big Bang extrait du cours de cosmologie de la SAF.
 
La nucléosynthèse primordiale : une fenêtre sur la physique des premières minutes de l’Univers, article très clair.
 
Le Big Bang pour les nuls, CR de la conf de JPM aux RCE.
 
Formation des Structures Cosmologie par C Balland de l’IAS.
 
A New Approach to Systematic Uncertainties and Self-Consistency in Helium Abundance Determinations par Aver, Olive et Skillman
 
Le modèle standard de la nucléosynthèse primordiale
 
 
 
 
 
Bon ciel à tous
 
Jean Pierre Martin  SAF Commission de Cosmologie
www.planetastronomy.com
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